基于Revit的BIM正向設計軟硬件配置建議

陳少偉 陳劍佳 焦 柯

（廣東省建筑設計研究院，廣州 510010）

1 背景

BIM技術在整個建筑行業中得到快速發展的同時，其起到的應用效果也得到廣泛認可，特別是在國家行業政策推動信息化建設等條件下，BIM技術漸漸在建筑行業中占據舉足輕重的地位。而BIM正向設計作為BIM技術全生命應用周期的“源頭”[1]，其應用深度影響著后續各實施階段的工作開展。開展BIM正向設計，除了提高整個設計階段的工作效率外，更是帶動整個建筑行業的信息化建設。

縱觀現在整個BIM技術的設計應用現狀，大部分的應用單位對于BIM技術的使用，幾乎都是采用翻模的形式[2]，即逆向設計的使用方法。在此基礎上，開展后續的BIM功能應用，主要體現在設計方案的優化、工藝工法的可視化交底，專業模型的碰撞檢查、模型數字化信息的集成調用等。這就引發了一個重要問題，設計師在完成原有CAD圖紙設計的任務后，還需要參照設計圖紙進行翻模，才能實現各項BIM技術應用，這無疑對設計人員造成負擔，使BIM技術的推廣在設計一開始就出現問題。因此有必要從“源頭”上使用合適的方法[1]——即BIM正向設計，解決問題。

BIM正向設計是依托三維模型環境，充分利用BIM軟件參數化功能的建模方式，搭建可視化三維模型，實現各專業協同設計和二維平面自動出圖的設計方法。這是一種先有模型后有設計圖紙的設計方法，而BIM設計軟件作為搭建三維數據模型的基礎，實現這一方法的首要技術手段就是選擇合適的 BIM設計軟件。

目前的BIM設計軟件種類繁多，有的用于滿足各建筑領域的發展規劃需求，如民用建筑，市政基礎等；也有的用于滿足各專業功能的使用需求，如設計圖面表達，后期效果處理，結構的受力計算，流水采光通風分析等。在這樣一個林林總總的軟件環境下，配置合適的BIM軟件，對提高設計效率、優化設計表達、深化BIM技術應用等方面，都將起到事半功倍的效果。

2 BIM設計軟件需求分析

工程設計項目在決定采用 BIM技術輔助設計同時，需要對相關的BIM設計軟件進行調研分析，篩選合適的BIM設計軟件，以滿足工程設計項目的BIM設計應用需求。下文從建筑、結構、機電三個設計專業出發，對相關的軟件需求展開分析，以此明確軟件使用需求分析應綜合考慮的方向。

2.1 BIM基礎建模軟件

正向設計的應用思路在于，先有設計模型，后有設計圖紙。BIM技術應用的理想狀態就是在同一套基礎模型下繼承并展開應用[3]。正向設計的應用思路和理想狀態決定了基礎建模軟件的選用思路。縱觀BIM技術的應用領域，既有民用建筑工程領域，也有市政路橋基礎設施、航空航天機械設計等領域。行業領域發展方向的定性同樣也決定了BIM技術基礎建模軟件的選用思路。目前市場上使用較為普遍的BIM軟件，按照使用領域的不同，主要分為以下類型[4]：

1）Autodesk公司的Revit系列軟件，包括建筑、結構和機電專業，主要應用在民用建筑領域；

2）Graphisoft公司的ArchiCAD系列軟件，包括建筑、結構和機電專業，主要應用在民用建筑領域；

3）Bentley公司的Bentley系列軟件，包括建筑、結構和設備專業，主要應用在工廠設計和基礎實施領域；

4）Dassault System公司的CATIA系列軟件，主要應用在航空、航天、汽車等度機械設計領域；

以上幾大主流BIM軟件都有屬于自己的BIM系統平臺和交換數據接口，各專業數據模型在同一平臺上的數據交換較為流暢，功能應用較為成熟。因此，可以選擇對應工程領域的BIM軟件搭建基礎模型。但這并不限定整個工程設計過程一定要完全使用同一軟件廠商配套的BIM軟件，借助其他軟件廠商的個別BIM軟件，或許能取到更好的表達效果，不過這都是在同一基礎模型上實現使用功能。

2.2 設計軟件類型

基礎建模軟件的選用，是對行業發展領域的定向選擇，也是專業應用和功能考慮的結果。同一平臺的BIM設計軟件在繼承基礎建模軟件的 BIM模后開展BIM技術應用。即使在同一軟件平臺，只是選用一款軟件產品來實現一個項目所有專業的BIM正向設計也是比較困難的，需要考慮其他軟件的輔助作用。例如對于復雜造型的設計方案，可以運用 Rhino或其他輔助軟件進行表達[5]，視頻的動畫效果可以使用 Lumion進行表達，但要注意軟件與軟件之間端口的對接問題。

綜合考慮整個工程設計實施過程，在選用BIM設計軟件時，除了需要考慮專業類型，同時也需要考慮各專業軟件的基礎使用功能。BIM設計軟件按照專業類型和使用功能的不同可以有以下劃分：

1）按照專業類型可以分為：建筑、結構、暖通、給排水、電氣；

2）按照使用功能分為：專業設計、計算、可視化、日照、風環境分析等；部分BIM設計軟件和基礎功能如表1所示。

表1 BIM設計軟件類型

2.3 軟件性能分析

目前市面上存在的基于Revit平臺的BIM設計軟件種類較多，如 Autodesk、廣廈、天正、鴻業等。每款軟件都有它本身的優越性和局限性。在選擇合適軟件進行各階段設計時，需要綜合考慮工程設計項目的實際情況和不同階段的的專業使用需求。當軟件的使用功能無法完整地表達設計所要涵蓋的內容或無法涵蓋設計的各個階段時，需要考慮多種軟件的配合使用，同時，需要考慮軟件與軟件之間使用性能的差異和模型數據接口的轉換等問題，使得設計軟件能在工程設計項目中發揮最大的實際效用。

綜合考慮工程設計項目的使用需求后，主要從以下幾個方面去分析各類設計軟件的使用性能：多專業協調性、軟件兼容性、參數化功能、可出圖性、渲染能力。從好、較好和一般三個等級進行評估，部分建筑專業設計軟件分析如表2所示。

1）專業的協調性主要強調的是工程設計過程中，專業與專業之間在同一個使用平臺上的協同配合能力；

2）軟件兼容性主要強調的是使用不同平臺設計軟件時，設計模型在不同階段、不同軟件之間的可繼承性和交互實用性；

3）參數化功能主要強調的是BIM設計軟件在建模過程中，模型構件的參數化調整和設計能力；

4）可出圖性主要強調的是 BIM 設計軟件在建模后，生成二維CAD圖紙的自動出圖能力；

5）渲染能力主要強調的是BIM設計軟件生成渲染圖的能力。

3 BIM設計硬件需求分析

BIM正向設計打破了傳統的設計流程，使得設計不再是專業本身的獨立設計，更強調專業間的高度協同。而協同設計很大程度是指基于網絡的一種設計溝通交流手段[6]，形成這種交流手段的硬件設施包括兩個方面——支持BIM設計軟件的個人計算機和實現各專業交流的中心服務器。

BIM設計軟件即包括三維的模型軟件，也包括二維的平面軟件，其實現的功能比較多，軟件的性能比較高，因此對于計算機的配置要求較高，主要體現在圖形圖像的顯示能力、后臺數據的運算能力和信息交互處理能力。從各專業設計對功能使用要求考慮，建議從以下兩個層級[7]進行區分：

標準層級：滿足各設計專業建模，多專業協同設計、管線綜合、采光日照性能分析；

高級配置：高端建筑性能分析，精細渲染。

表3為當前版本Revit軟件平臺硬件基本配置的建議。

表2 建筑專業設計軟件分析

表3 個人計算機硬件配置

表4 服務器硬件配置

BIM正向設計需要應用到多專業的協同設計。Revit軟件中的工作集協同方法是通過局域網進行，當工程設計項目體量較小或資源配置有限時，可以以某臺個人計算機為服務器，實現BIM軟件數據和信息的存儲共享。當數據的存儲容量、用戶數量、使用頻率、數據吞吐量較大時，需要考慮搭建中心服務器[7]。表4為搭建數據服務器小于100個并發用戶硬件基本配置。

4 軟件的配置其他因素

綜合上文分析，配置合適的BIM設計軟件主要考慮軟件使用平臺、企業發展方向、專業設計類型，專業實現功能等。除了這幾類因素外，也可以從以下幾個角度的出發，對軟件進行分析和評估：

從工作效率進行分析和評估：BIM軟件的開發除了滿足基本的設計使用功能外，是否還包括配套的使用工具，配套工具是否能夠高效的提高工作效率。

從軟件的市場使用情況進行分析和評估：BIM軟件的開發速度比較快，市場的占有率也有所差異，市場需求的不同，反應了BIM軟件本地化的使用要求和數據交換需求。

從軟件的可開發性進行分析和評估：BIM軟件提供的功能有時候并不能完全滿足設計師的使用要求，需要二次開發人員不斷完善軟件的使用功能。

從契合的建筑類型進行分析和評估；利用BIM軟件進行模擬建造時，建筑的使用功能、結構承重體系和外部裝飾效果等因素，直接影響到模型的設計和表達效果。需要借助不同的軟件，滿足不同建筑類型建筑的表達需要。

5 工程應用

某項目為29層的超高層建筑，總建筑面積為164 552㎡，主要用于商業辦公，結構采用鋼管混凝土框架-鋼筋混凝土核心筒設計，外立面采用鋁合板玻璃幕墻設計。運用BIM技術服務于全過程設計和是施工管理，主要涉及專業包括，建筑、結構、機電和幕墻。

結構混凝土的基礎模型主要是利用YJK的計算模型，鋼結構模型主要是利用Tekla的計算模型，再將兩者的模型導入到Revit中，避免了設計人員多次重復繪制模型，提高工作效率。建筑和機電專業的BIM基礎模型都是在Revit上實現建模。在Revit和中Navisworks進一步完成管線綜合的優化調整，提前解決綜合管線的碰撞。同時，利用3D Max模擬幕墻安裝節點和幕墻吊裝工藝，指導幕墻施工安裝。

在設計階段主要使用的 BIM軟件包括 Revit和SketchUp等，詳見表5中BIM設計軟件配置表。

表5 BIM設計軟件配置表

6 結論

BIM技術在設計階段的應用優勢已經得到廣泛認可，如何推動BIM技術在設計階段的進一步發展——即BIM正向設計，首要環節就是選用合適的BIM設計軟件。如何在這樣一個軟件種類繁多、平臺使用類型多樣、各地方BIM思想和BIM應用軟件水平參差不齊的軟件使用環境因素中，使用合適的設計軟件，提高設計效率和推廣BIM應用，即離不開軟件廠商對軟件使用功能的優化，也需要軟件使用者對軟件使用性能、硬件配置條件等內容的研究探索。